脊柱固定系統(tǒng)用鈦合金組織性能研究.pdf

1、椎弓根螺釘（醫(yī)用U型釘）與連接棒和鎖緊螺母作為脊柱固定系統(tǒng)，用于治療脊椎和胸椎等椎體的骨折和畸形等。與不銹鋼和鉻鈷合金相比，Ti6Al4V（TC4）鈦合金憑借高的比強(qiáng)度和良好的生物相容性目前被廣泛應(yīng)用于U型釘和連接棒。TC4合金加工成U型釘時(shí)，存在縮口現(xiàn)象；當(dāng)縮口尺寸大于0.05 mm時(shí)，連接棒和鎖緊螺母無法準(zhǔn)確夾緊定位不能治療患者；加工成連接棒用于臨床時(shí)存在反彈現(xiàn)象，反彈大將不利于醫(yī)生的操作。另外，TC4合金含有對(duì)人體有潛在毒性作用的

2、Al和V元素、且彈性模量仍較大，而Ti15Mo等β型鈦合金無毒、彈性模量較小，在脊柱固定系統(tǒng)有良好的應(yīng)用前景。
　　本論文對(duì)比分析了縮口性能不同的U型釘用TC4合金棒材的微觀組織和力學(xué)性能，調(diào)查了不同工序和退火工藝后棒材的組織性能。同時(shí)，通過三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了反彈性能不同的連接棒用TC4合金絲材的反彈率和力學(xué)性能，調(diào)查了退火工藝對(duì)其反彈性能的影響。通過超聲波聲速法測(cè)量了Ti15Mo和TC4合金的彈性模量，并利用電化學(xué)三電極體系

3、對(duì)比了它們?cè)诹指袷夏M體液中的耐蝕性，以及對(duì)比分析了合金板材的反彈性能。
　　通過對(duì)比分析縮口和反彈性能不同的棒材和絲材，發(fā)現(xiàn)再結(jié)晶程度的差異導(dǎo)致棒材、絲材組織性能的不同，進(jìn)而引起U型釘縮口和連接棒反彈性能的差異。通過分析不同工序后棒材的組織性能，發(fā)現(xiàn)熱拔和高溫退火工藝對(duì)棒材的再結(jié)晶組織有明顯影響，而雙曲線矯直和低溫退火工藝對(duì)棒材力學(xué)性能的影響較大。730℃-750℃高溫退火2 h后，熱拔材的再結(jié)晶程度比較充分；580℃-700℃

4、低溫退火2 h后，矯直材的光學(xué)顯微組織未發(fā)生明顯變化，但硬度明顯減小。在730℃-750℃高溫退火、580℃-640℃低溫退火的條件下對(duì)棒材的微觀組織進(jìn)行調(diào)控，可獲得符合醫(yī)用TC4合金力學(xué)性能要求的棒材，由其加工的U型釘縮口尺寸可控制在0.05 mm以下；730℃退火2 h后，絲材的抗彎強(qiáng)度較高、反彈率較低為34%。固溶態(tài)Ti15Mo合金的彈性模量和反彈率比TC4合金的彈性模量和反彈率低、耐蝕性比TC4合金強(qiáng)，但其抗彎強(qiáng)度比TC4合金低